تقنية جديدة لتعويض فقد السعة في بطاريات الليثيوم-أيون قد تخفض كلفة تصنيعها

أعلنت جهة يابانية في 20 أغسطس 2026 تطوير تقنية جديدة لـالليثيوم-بريドوب (Lithium predoping) موجهة إلى بطاريات الليثيوم-أيون (LIB). وتهدف التقنية إلى تعويض السعة غير القابلة للعكس التي تظهر عند استخدام مواد قائمة على السيليكون في القطب السالب، وهي مشكلة تقلل كمية الطاقة المتاحة في بداية تشغيل البطارية وتزيد الضغط على تصميم الخلية وتكلفتها.

ويأتي التطوير في وقت تتوسع فيه تطبيقات LIB في السيارات الكهربائية والروبوتات الشبيهة بالبشر وغيرها من الاستخدامات التي تتطلب كثافة طاقة أعلى. وتوفر مواد السيليكون إمكانات أكبر من مواد الغرافيت التقليدية من حيث السعة، إلا أن إدخالها في القطب السالب يرتبط بفقد أولي في أيونات الليثيوم، ما ينعكس على السعة القابلة للاستخدام وعلى كفاءة البطارية.

المشكلة التي تستهدفها التقنية

توضح المادة أن مواد السيليكون تولد، مقارنة بالغرافيت التقليدي، سعة غير قابلة للعكس بدرجة كبيرة في الدورة الأولى. وفي تصاميم LIB ذات كثافة الطاقة المرتفعة، يؤدي ذلك إلى انخفاض السعة التي يمكن الاستفادة منها فعلياً. كما قد يرتبط ارتفاع كمية المادة المستخدمة في بعض التصاميم بزيادة كلفة البطارية.

تُستخدم تقنية الليثيوم-بريডوب لإضافة الليثيوم مسبقاً إلى القطب أو إلى مكونات الخلية، بهدف تعويض الليثيوم المستهلك خلال التفاعلات الأولية. لكن الأساليب التقليدية قد تواجه تحديات مرتبطة بكلفة مادة مصدر الليثيوم، وتأثيرها في أداء الخلية، ومدى ملاءمتها للإنتاج واسع النطاق.

ما الذي يتغير عملياً؟

يركز النهج الجديد على استخدام مادة منخفضة الكلفة كمصدر لليثيوم، مع تطبيقها ضمن مسار تصنيع أقطاب LIB. ووفق المادة، يمكن للتقنية تقليل أثر السعة غير القابلة للعكس في أقطاب السيليكون، بما يدعم رفع كثافة الطاقة وتقليل كمية مواد البطارية اللازمة لتحقيق مستوى الأداء نفسه.

وتشير الجهة المطورة إلى أن استخدام مادة السيليكون كمادة فعالة للقطب السالب يمكن أن يفتح مجالاً لتطوير تقنية ليثيوم-بريডوب جديدة، مع خفض كلفة المواد وتحسين قابلية تطبيقها على البطاريات المنتجة بكميات كبيرة. كما ذكرت أن التقنية طُورت بالاستفادة من خبرات متراكمة في بطاريات LIB ومكثفات الليثيوم-أيون ومواد البطاريات، إلى جانب المحاكاة وتقنيات معلوماتية المواد (MI).

لماذا يهم هذا الخبر؟

تكمن أهمية التطور في معالجة مفاضلة أساسية في تصميم البطاريات: فزيادة الاعتماد على السيليكون قد ترفع السعة النظرية، لكنها لا تتحول بالكامل إلى طاقة قابلة للاستخدام بسبب الفقد الأولي لليثيوم. وإذا أمكن تعويض هذا الفقد بمواد أقل كلفة وبخطوة قابلة للدمج في التصنيع، فقد تستفيد منه تطبيقات السيارات الكهربائية والروبوتات وغيرها من الأنظمة التي تتطلب بطاريات أخف أو أعلى كثافة للطاقة.

مع ذلك، لا تثبت المادة وحدها أن التقنية دخلت الإنتاج التجاري أو أنها حققت نتائج نهائية في خلايا كاملة لدى العملاء. كما لا تتضمن البيانات المستخرجة أرقاماً تفصيلية عن تحسن السعة أو العمر التشغيلي أو تكلفة الخلية. لذلك تظل قابلية التوسع، والتوافق مع خطوط الإنتاج الحالية، والتحقق من الأداء طويل الأجل أسئلة مفتوحة قبل تقييم الأثر الصناعي الفعلي.